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Les premières étapes à couper le souffle de la formation des étoiles capturées par le télescope spatial James Webb

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Les premières étapes à couper le souffle de la formation des étoiles capturées par le télescope spatial James Webb

Les chercheurs obtiennent leurs premiers aperçus à l’intérieur de galaxies spirales lointaines pour voir comment les étoiles se forment et comment elles changent au fil du temps, grâce à la capacité du télescope spatial James Webb à percer le voile de poussière et de nuage de gaz. Crédit : Science : NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab), Traitement d’image : Joseph DePasquale (STScI)

Les capacités dans l’infrarouge moyen du télescope spatial Webb ont permis aux scientifiques de voir au-delà des nuages ​​de gaz et de poussière pour observer des détails auparavant obscurcis dans des galaxies lointaines.

Grâce aux puissantes capacités du télescope spatial James Webb, une équipe de chercheurs a pu voir pour la première fois les galaxies spirales lointaines en leur sein pour étudier leur formation et leur évolution dans le temps.

« Nous étudions 19 des isotopes les plus proches de notre galaxie. Dans notre propre galaxie, nous ne pouvons pas faire beaucoup de ces découvertes parce que nous sommes coincés à l’intérieur », explique Eric Rosulowski, professeur au Département de physique et de physique de l’Université de l’Alberta. co-auteur d’un article récent — publié dans le[{ » attribute= » »>Astrophysical Journal Letters — analyzing data from the James Webb telescope.

Unlike previous observation tools, the telescope’s mid-infrared instrument can penetrate dust and gas clouds to provide critical information about how stars are forming in these galaxies, and consequently, how they are evolving.

“This is light that is longer wavelength and represents cooler objects than the light we see with our eyes,” says Rosolowsky.

“The infrared light is really key to tracing the cold and distant universe.”

Webb Telescope in Space

James Webb Space Telescope artist concept. Credit: NASA

So far, the telescope has captured data from 15 of the 19 galaxies. Rosolowsky and Hamid Hassani, a PhD student and lead author on the paper, examined the infrared light emitted from dust grains at different wavelengths to help categorize what they were seeing, such as whether an image showcased regular stars, massive star-forming complexes or background galaxies.

“At 21 micrometers [the infrared wavelength used for the images collected] »Si vous regardez une galaxie, vous verrez tous les grains de poussière chauffés par la lumière des étoiles », explique Hassani.

À partir des images recueillies, ils ont pu déterminer l’âge des étoiles. Ils ont découvert qu’ils observaient de jeunes étoiles qui « explosaient ».[ed] sur la scène pratiquement immédiatement, beaucoup plus rapidement que beaucoup de modèles ne l’auraient prévu », déclare Rosulowski.

L’âge de ceux [stellar] La population est très jeune. Ils commencent tout juste à produire de nouvelles étoiles et sont très actifs dans la formation d’étoiles.

Télescope Spacecraft Webb aperçu chaud et froid

Webb a deux côtés, séparés par un pare-soleil : un côté chaud face au Soleil et à la Terre, et un côté froid face à l’espace éloigné du Soleil et de la Terre. Les panneaux solaires, l’antenne de communication, le système de navigation et les systèmes électroniques sont situés du côté chaud face au Soleil et à la Terre. Les miroirs et les instruments scientifiques très sensibles au rayonnement infrarouge sont du côté froid, où ils sont protégés par un pare-soleil. Crédit : STScI

Les chercheurs ont également découvert une relation étroite entre la masse des étoiles dans une région et leur luminosité. « Il s’est avéré que c’était un excellent moyen de trouver des stars de grande masse », déclare Rosulowski.

Rosolowsky appelle les étoiles de grande masse des « rock stars » parce qu’elles « vivent vite, meurent jeunes et façonnent la galaxie autour d’elles ». Il explique qu’au fur et à mesure qu’ils se forment, ils libèrent des quantités massives de vent solaire et de bulles de gaz, ce qui arrête la formation d’étoiles dans cette région particulière tout en déplaçant simultanément la galaxie et en déclenchant la formation d’étoiles dans d’autres régions.

« Nous avons découvert que c’est vraiment la clé de la vie à long terme de la galaxie, ce genre de mousse volatile, car cela empêche la galaxie de passer par son carburant trop rapidement », a déclaré Rosulowski.

C’est un processus complexe, ajoute Hassani, chaque nouvelle formation d’étoiles jouant un rôle plus important dans l’évolution de la galaxie au fil du temps.

« Si vous avez une formation d’étoiles, cette galaxie est toujours active. Vous avez beaucoup de poussière et de gaz et toutes ces émissions de la galaxie qui stimulent la prochaine génération de formation d’étoiles massives et maintiennent la galaxie en vie. »

Plus les scientifiques documentent d’images de ces processus, mieux ils peuvent déduire ce qui se passe dans des galaxies lointaines similaires à la nôtre. Plutôt que de regarder une seule galaxie en profondeur, Rosulowski et Hassani veulent créer ce que Rosulowski appelle une sorte d' »atlas galactique » en prenant des images en utilisant autant de méthodes que possible.

« En rassemblant toutes ces données, en créant ce grand atlas, nous serons en mesure de cartographier ce qui distingue une seule galaxie des caractéristiques unificatrices qui composent les galaxies dans leur ensemble », a déclaré Rosulowski.

Référence : « PHANGS-JWST First Results : 21 μM Compact Population Source » par Hamid Hassani, Eric Rosolosky, Adam K. , Melanie Schiffans, Daniel A. Dale, Oleg F. Egorov, Eric Emsselm, Christopher M. Weissey, Kathryn Gracha, Jaeun Kim, Ralph S. Karen M. Sandstrom, Eva Schinerer, David A. Thelker, Elizabeth J. Watkins, Bradley C. Whitmore et Thomas G. Williams, 16 février 2023, disponible ici Lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/aca8ab

Leur article était l’un des 21 articles sur les découvertes préliminaires de la physique à haute résolution angulaire dans la Collaboration sur les galaxies proches (PHANGS), publié dans un numéro spécial axé sur Lettres du journal astrophysique.

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Le Boeing Starliner est-il « coincé » dans l’espace ? Le retour sur Terre a été retardé une troisième fois, suscitant des inquiétudes

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Le Boeing Starliner est-il « coincé » dans l’espace ?  Le retour sur Terre a été retardé une troisième fois, suscitant des inquiétudes

La NASA a annoncé vendredi 21 juin que le retour sur Terre du Boeing Starliner depuis la Station spatiale internationale avait été retardé pour la troisième fois. Aucune nouvelle date de retour n’a été révélée, mais il s’agit du dernier de plusieurs retards annoncés après que le véhicule a rencontré divers problèmes lors de son trajet vers la station spatiale.

Inquiétude généralisée concernant le retard du troisième retour du Boeing Starliner (Reuters/Joe Skipper/File Photo) (Reuters)

Les astronautes Butch Wilmore et Sonny Williams ont décollé de Cap Canaveral le 5 juin. Par la suite, quatre fuites d’hélium et cinq pannes lors de 28 manœuvres de propulsion ont été signalées. Les autorités auraient un délai de 45 jours pour les restituer.

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Le modèle de retour du vaisseau spatial a été amarré au module Harmony de la Station spatiale internationale. Cependant, les responsables ont averti que le carburant d’Harmony était limité, suggérant qu’un retour devrait être planifié dès que possible. Initialement, Willmore et Williams devaient revenir le 13 juin.

Au milieu des inquiétudes généralisées concernant le retour en toute sécurité des astronautes, avec plusieurs messages affirmant que le Starliner est « coincé sur la Station spatiale internationale », certains messages sur les réseaux sociaux suggèrent que la situation n’est pas si mauvaise après tout. Rebecca Regan, une utilisatrice de X, qui semble avoir une connaissance directe de la situation, a affirmé que Wilmore et Williams « ne sont pas coincés », comme le prétendent certains rapports.

Voici quelques messages exprimant votre inquiétude :

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« Non, Starliner n’est pas coincé dans l’espace. Non, Butch et Sonny ne sont pas bloqués. Nous avons un bon vaisseau spatial et un équipage heureux et en bonne santé. » nous a donné un petit encouragement pour nous remonter le moral », a-t-il déclaré sur X.

À ce sujet, Regan a cité Mark Nappi, responsable du programme Starliner au sein du personnel commercial de Boeing, qui a déclaré : « Le Starliner a très bien fonctionné et nous avons obtenu exactement ce que nous voulions de ce test en vol en apprenant des choses que vous ne pouvez apprendre qu’en volant. »

« L’équipage a apporté un soutien incroyable à cet apprentissage en orbite, en travaillant avec les équipes au sol pour améliorer et affiner l’expérience des futurs équipages », a ajouté Nappi, selon Reagan.

« Starliner rentrera chez lui avec Butch et Sonny ayant appris tout ce que nous pouvons en orbite », a ajouté Reagan.

Faisant écho aux commentaires de Reagan. L’expert spatial Jonathan McDowell a déclaré au New York Post que la situation n’est peut-être pas aussi désastreuse que certains l’imaginent. « Vous pouvez perdre certains dispositifs de propulsion et tout aller bien car il y en a beaucoup, mais il s’agit toujours du système de propulsion et vous voulez comprendre tout ce qui se passe », a-t-il déclaré. « Ils veulent s’assurer que ces petits problèmes ne cachent pas de plus gros problèmes. »

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Les collisions d’étoiles à neutrons repoussent les limites de la physique extrême

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Les collisions d’étoiles à neutrons repoussent les limites de la physique extrême

Lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision, elles créent l’un des événements les plus passionnants et les plus complexes de l’univers. Les étoiles à neutrons, vestiges d’étoiles effondrées, sont incroyablement denses et petites.

Lorsque deux de ces étoiles sont proches l’une de l’autre, elles se rapprochent et finissent par entrer en collision. Cette collision génère une chaleur intense et de merveilleux phénomènes physiques.

Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?

Une étoile à neutrons est le reste compact d’une étoile massive ayant subi une explosion de supernova.

Lorsqu’une étoile pesant entre 8 et 20 fois la masse de notre Soleil épuise son combustible nucléaire, elle s’effondre sous sa propre gravité. Le noyau est tellement comprimé que les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons, créant ainsi une étoile à neutrons.

Ces étoiles ne mesurent qu’environ 20 kilomètres (12 miles) de diamètre, mais leur masse est environ deux fois celle du Soleil. Pour mettre sa densité en perspective, une cuillère à café de matière d’étoile à neutrons pourrait peser environ un milliard de tonnes sur Terre.

Les étoiles à neutrons ont des champs magnétiques extrêmement puissants et peuvent tourner rapidement, émettant des faisceaux de rayonnement qui peuvent être détectés comme des pulsars.

Malgré leur petite taille, les étoiles à neutrons constituent un laboratoire unique pour étudier le comportement de la matière dans des conditions extrêmes, contribuant ainsi à notre compréhension de la physique fondamentale.

La physique cachée des fusions d’étoiles à neutrons

Des simulations récentes menées par des physiciens de Université d’État de Pennsylvanie Fournit de nouvelles informations sur les collisions d’étoiles à neutrons. Les simulations ont révélé que les neutrinos chauds, qui sont de petites particules presque sans masse, peuvent être brièvement piégés à l’interface où les étoiles fusionnent.

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Cela ne dure que 2 à 3 millisecondes, pendant lesquelles les neutrinos interagissent avec la matière stellaire, contribuant ainsi à ramener les particules vers l’équilibre.

« Pour la première fois en 2017, nous avons observé des signaux, notamment des ondes gravitationnelles, provenant de la fusion de deux étoiles à neutrons binaires », a déclaré Pedro Luis Espino, chercheur postdoctoral à Penn State et à l’UC Berkeley, qui a dirigé la recherche.

« Cette découverte a suscité un grand intérêt pour l’astrophysique des étoiles à neutrons binaires. Comme nous ne pouvons pas reproduire ces événements en laboratoire, les simulations basées sur la théorie de la relativité générale d’Einstein sont le meilleur outil pour les comprendre. »

La nature des étoiles à neutrons

On pense que les étoiles à neutrons sont presque entièrement constituées de neutrons. Leur étonnante densité, surpassée seulement par les trous noirs, résulte de la fusion de protons et d’électrons en neutrons.

Le professeur David Radice, chef de l’équipe de recherche, a expliqué : « Avant leur fusion, les étoiles à neutrons sont en réalité froides, même si leurs températures atteignent des milliards de degrés Kelvin. »

« Leur densité signifie que cette chaleur ajoute très peu à l’énergie du système. Cependant, lors de l’impact, la température de l’interface peut atteindre des milliards de degrés Kelvin. Les photons ne peuvent pas s’échapper de cet environnement dense pour dissiper la chaleur, de sorte que les étoiles se refroidissent en émettant des neutrinos. »

Réactions post-collision

Lors d’une collision, les neutrons des étoiles se décomposent en protons, électrons et neutrinos.

Les conséquences directes de ce processus sont restées longtemps un mystère en astrophysique. Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a créé des simulations détaillées qui modélisent la fusion et la physique qui en résulte.

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Ces simulations, qui nécessitent une puissance de calcul massive, ont montré que même les neutrinos peuvent être brièvement piégés par la chaleur et la densité de la collision.

En déséquilibre avec les noyaux d’étoiles plus froides, ces neutrinos chauds interagissent avec la matière stellaire.

« Ces événements extrêmes repoussent les limites de notre compréhension de la physique », a noté le professeur Radice. « La courte phase de non-équilibre de 2 à 3 millisecondes est celle où la physique la plus intéressante se produit. Une fois l’équilibre rétabli, la physique devient plus compréhensible. »

Implications pour le contrôle des fusions

Les interactions lors de la fusion peuvent affecter les signaux que nous détectons sur Terre à partir de ces événements.

« La façon dont les neutrinos interagissent avec la matière stellaire et sont émis affecte les oscillations du reste fusionné », a expliqué Espino.

« Cela affecte les signaux d’ondes électromagnétiques et gravitationnelles observés sur Terre. La prochaine génération de détecteurs d’ondes gravitationnelles peut être conçue pour détecter ces différences de signaux. Ainsi, nos simulations améliorent non seulement notre compréhension, mais guident également les futures expériences et observations. »

Ces simulations révolutionnaires ouvrent de nouvelles fenêtres sur la physique des collisions d’étoiles à neutrons, nous aidant à comprendre l’un des phénomènes les plus extrêmes et les plus fascinants de l’univers.

L’étude est publiée dans la revue Lettres d’examen physique.

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Les moteurs Warp pourraient envoyer des ondes gravitationnelles à travers l’univers : ScienceAlert

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Les moteurs Warp pourraient envoyer des ondes gravitationnelles à travers l’univers : ScienceAlert

Les humains du futur utiliseront-ils des moteurs de distorsion pour explorer l’univers ? Nous ne sommes pas en mesure d’éliminer cette possibilité. Mais si nos lointains descendants le faisaient, cela ne l’inclurait pas Cristaux de dilithiumEt Dialectes écossais D’ici là, cela s’évaporera dans l’histoire.

Warp Drives trouve ses racines dans l’un des films de science-fiction les plus célèbres de tous les temps, mais il a une base scientifique. Un nouveau document de recherche examine la science derrière cela et se demande si le fait de ne pas contenir un moteur de distorsion émettrait des ondes gravitationnelles détectables.

Le document est intitulé «Ce que personne n’a vu auparavant : des formes d’ondes gravitationnelles générées par l’effondrement d’un moteur de distorsion.Les auteurs sont Katie Clough, Tim Dietrich et Sebastian Kahn, physiciens issus d’institutions du Royaume-Uni et d’Allemagne.

Il y a de la place pour les moteurs de torsion dans la relativité générale, et le physicien mexicain Miguel Alcubierre a décrit comment ils pourraient fonctionner théoriquement en 1994. Il est bien connu dans les cercles spatiaux et physiques pour ses recherches. Moteur Alcubierre.

Tout le monde sait qu’aucun objet ne peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière. Mais les moteurs à distorsion peuvent offrir une solution alternative. En déformant l’espace-temps lui-même, un vaisseau spatial à distorsion ne violerait pas la règle de la vitesse plus rapide que la lumière (FTL).

« Bien qu’ils soient issus de la science-fiction, les moteurs de distorsion ont une description concrète dans la relativité générale, où Alcubierre a été le premier à proposer une échelle spatio-temporelle qui prend en charge les voyages plus rapides que la lumière », expliquent les auteurs. Il écrit.

Il existe des obstacles scientifiques évidents à la création d’un moteur de distorsion. Mais il est possible de simuler comment cela fonctionnerait et comment cela serait détecté via les ondes gravitationnelles en cas de panne. Les moteurs de distorsion déforment l’espace-temps lui-même, tout comme les fusions binaires d’objets compacts comme les trous noirs et les étoiles à neutrons. Il est théoriquement possible qu’un signal d’onde gravitationnelle soit émis de la même manière que les fusions.

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« Pour rechercher de tels signaux et les identifier correctement dans les données mesurées, il est important de comprendre leurs phénomènes et leurs propriétés », expliquent les auteurs. Il explique.

Cela commence par comprendre le fonctionnement des moteurs de distorsion, c’est pourquoi nous devons nous plonger dans la physique.

« L’idée de base derrière un entraînement de torsion est qu’au lieu de dépasser directement la vitesse de la lumière dans un cadre de référence local, ce qui violerait l’invariance de Lorentz, une « bulle de torsion » peut parcourir des distances plus rapides que la vitesse de la lumière (telle que mesurée à certains endroits). grandes distances) » Observateur ) en contractant l’espace-temps devant lui et en élargissant l’espace-temps derrière lui. États.

Le premier inconvénient est que les lecteurs de distorsion nécessitent un état d’énergie nul (NEC). La physique stipule qu’une région de l’espace ne peut pas avoir une densité d’énergie négative. Il existe des solutions théoriques à ce problème, mais pour le moment, aucune d’entre elles n’est pratique.

« D’autres problèmes liés à l’échelle de distorsion incluent la possibilité de courbes temporelles fermées et, d’un point de vue plus pratique, les difficultés rencontrées par les personnes à bord du navire pour contrôler et désactiver la bulle », expliquent les auteurs. Il explique.

En effet, l’équipage n’aurait aucun moyen d’envoyer des signaux à la proue du navire. Il est difficile pour les événements à l’intérieur de la bulle d’affecter les événements à l’extérieur de la bulle de distorsion. Cet article explique.

« Du point de vue de la simulation dynamique d’un entraînement de distorsion, le principal défi est la stabilité », déclarent les auteurs. Il explique. Les équations montrent qu’un moteur Alcubierre pourrait déclencher une bulle torsadée en utilisant l’équation d’Einstein, mais il n’existe aucune équation connue qui puisse la soutenir.

« Il n’existe (à notre connaissance) aucune équation d’état connue qui permettrait de maintenir une jauge d’entraînement de torsion dans une configuration stable au fil du temps. Par conséquent, même si l’on peut stipuler qu’une bulle de torsion est initialement stationnaire, elle évoluera rapidement à partir de cela ». dans la plupart des cas, les distorsions du fluide de distorsion et de l’espace-temps se disperseront ou s’effondreront en un point central. »

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Bien que l’instabilité soit un obstacle majeur aux moteurs de distorsion, c’est aussi ce qui pourrait les rendre détectables. Si le moteur Alcubierre atteint une vitesse constante, cela ne peut pas être détecté. Il ne génère aucune onde gravitationnelle et n’a pas de masse ADM. ADM est l’abréviation d’Arnowitt-Deser-Misner, du nom de trois physiciens. Je laisse aux lecteurs curieux le soin d’en savoir plus Bloc ADM.

Mais un lecteur de distorsion ne peut être détecté que s’il est fixe et stable. Une fois qu’il s’effondre, accélère ou décélère, il peut être détecté. Dans leur travail, les auteurs ont laissé la bulle du moteur de distorsion s’effondrer.

« Physiquement, cela pourrait être lié à un effondrement du champ de confinement que la civilisation d’après-warp utilise (vraisemblablement) pour soutenir la bulle de distorsion contre l’effondrement. » Il écrit.

Dans leurs formulations, la nature du navire lui-même n’a pas d’importance. Seules la bulle de distorsion et le fluide de distorsion à l’intérieur comptent.

Les chercheurs ont simulé l’effondrement d’une bulle de distorsion. Ils ont constaté que l’effondrement générait des ondes gravitationnelles aux propriétés différentes de celles générées par les fusions.

« Le signal se présente sous la forme d’une rafale, ne contenant initialement aucun contenu d’onde gravitationnelle, suivie d’une période oscillatoire avec une fréquence caractéristique d’ordre 1/[R], » ils Il écrit. « Dans l’ensemble, le signal est très différent des collisions binaires compactes typiques observées par les détecteurs d’ondes gravitationnelles et ressemble davantage à des événements tels que l’effondrement d’une étoile à neutrons instable ou la collision directe de deux trous noirs. »

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Les auteurs soulignent que bien que le moteur de distorsion génère le signal GW, celui-ci se situe en dehors de la plage de fréquences de nos détecteurs au sol actuels.

« Des propositions concernant des détecteurs haute fréquence ont été faites, donc à l’avenir, il sera peut-être possible d’imposer des limites à la présence de tels signaux. » Il écrit. Le vaisseau lui-même peut également envoyer une sorte de signal multi-messages, mais il est difficile de savoir comment la matière du vaisseau interagit avec la matière normale.

« Comme nous ne savons pas quel type de matériau a été utilisé pour construire le vaisseau de distorsion, nous ne savons pas s’il interagirait (en dehors de la gravité) avec la matière ordinaire lorsqu’elle se propagerait dans l’univers », ont déclaré les chercheurs. Il explique.

Il s’agit d’une expérience de pensée amusante. Il est possible qu’il y ait une sorte de solution de contournement pour les voyages FTL un jour dans un avenir lointain. Si tel est le cas, cela pourrait être lié à une meilleure compréhension de la matière noire et de l’énergie noire. Si des ETI existent, elles pourraient être en mesure d’exploiter des connaissances fondamentales sur l’univers que nous ne possédons pas encore.

S’ils découvrent comment construire et utiliser un moteur de distorsion, même si c’est impossible, leurs activités pourraient créer des ondes gravitationnelles que nos futurs observatoires pourront détecter, même dans d’autres galaxies. Mais pour l’instant, tout cela reste théorique.

« Nous prévenons que les formes d’onde obtenues sont probablement très spécifiques au modèle utilisé, qui présente plusieurs problèmes théoriques connus, comme indiqué dans l’introduction », écrivent les auteurs. Il écrit Dans leur conclusion. « Des travaux supplémentaires seront nécessaires pour comprendre à quel point les signatures sont générales et caractériser correctement leur détectabilité. »

Nul doute que certains physiciens curieux continueront à travailler là-dessus.

Cet article a été initialement publié par L’univers aujourd’hui. Lis le Article original.

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